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Entwicklung einer Nanotechnologie-Plattform für die ... - JuSER

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5 HERSTELLUNG VON CROSSBAR-STRUKTUREN<br />

5.5 Die Notwendigkeit der Planarisierung<br />

Wird bei der Herstellung von Crossbar-Arrays mittels Nanoimprint-Lithographie auf <strong>die</strong><br />

Planarisierung der Bottom-Elektoden verzichtet, so ist ein Top-Imprint nur bedingt<br />

erfolgreich durchführbar. Zudem resultiert aus <strong>einer</strong> unebenen Probenoberfläche eine<br />

gleichermaßen unebene Top-Elektroden-Struktur. Abbildung 5.15 a) zeigt <strong>die</strong><br />

Auswirkung eines fehlenden Planarisierungsschrittes auf <strong>die</strong> Topographie der Top-<br />

Elektroden.<br />

Hier ist anhand eines 16 bit-Arrays mit Linienbreiten von 100 nm deutlich zu erkennen,<br />

dass <strong>die</strong> Top-Elektroden nicht homogen strukturiert werden konnten, sondern eher<br />

gewellt erscheinen. Es treten Verengungen der Top-Elektroden an den<br />

Kreuzungspunkten der Leiterbahnen auf. Ferner scheint das Top-Metall an <strong>die</strong>sen<br />

Kreuzungspunkten dünner zu sein als zwischen den Bottom-Elektroden. Dies zeigt, dass<br />

<strong>die</strong> Herstellung von Arrays (mit standardisierten 30 nm hohen Bottom-Elektroden) ohne<br />

<strong>die</strong> Verwendung eines Planarisierungsschrittes, aufgrund der unebenen Top-Elektrode,<br />

mittels Nanoimprint eher bedenklich ist. Wird sogar <strong>die</strong> weitere Steigerung der<br />

Leiterbahnenhöhe angestrebt – <strong>die</strong>s wäre <strong>für</strong> <strong>die</strong> Reduzierung der Leiterwiderstände von<br />

Interesse –, so ist <strong>die</strong> Herstellung der Crossbar-Arrays ohne Planarisierung der Bottom-<br />

Elektroden nicht mehr vorstellbar.<br />

Leitungswiderstandsmessungen an derartigen Arrays wiesen außerdem auf <strong>die</strong><br />

unzureichende Qualität der Top-Elektroden hin. Alle Leitungen wurden „open“<br />

gemessen, was auf Brüche innerhalb der Elektroden schließen lässt, <strong>die</strong> voraussichtlich<br />

an den Array-Rändern (siehe Abbildung 5.15 a) auftraten.<br />

Eine Verringerung der Unebenheiten in den Top-Elektroden konnte durch <strong>die</strong><br />

Reduzierung der Bottom-Elektroden-Dicke auf 15 nm erreicht werden<br />

(Abbildung 5.15 b). Zwar traten hier <strong>die</strong> Verengungseffekte der Leitungen an den<br />

Kreuzungspunkten deutlich schwächer auf, doch konnten auch hier nur partiell<br />

funktionsfähige Top-Elektroden durch Widerstandsmessungen nachgewiesen werden.<br />

Hinzu implizierte <strong>die</strong> Verringerung der Bottom-Elektroden-Höhe den Performanceverlust<br />

der Arrays durch steigende Leitungswiderstände (vgl. Kapitel 5.3).<br />

Eine Planarisierung der Bottom-Elektroden ist damit bei der Herstellung von Crossbar-<br />

Arrays mittels Nanoimprint-Verfahren unbedingt von Nöten. Unter Verwendung<br />

anderer Herstellungsmethoden (z.B. der Elektronenstrahllithographie [109]) ist eine<br />

Planarisierung erfahrungsgemäß, aufgrund anderer Herstellungseffekte, nicht zwingend<br />

erforderlich. Da bei Belichtungsverfahren <strong>die</strong> unebene Oberfläche, auf der sich <strong>die</strong><br />

Bottom-Elektroden befinden, nicht in einem mechanischen Verfahren strukturiert wird,<br />

treten weniger Probleme in Bezug auf Lackdeformation (oder Ähnliches) auf.<br />

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